Tài liệu Dạy học tích hợp hình học với khoa học tự nhiên ở tiểu học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Trần Thị Mai Hoa DẠY HỌC TÍCH HỢP HÌNH HỌC VỚI KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ở TIỂU HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Trần Thị Mai Hoa DẠY HỌC TÍCH HỢP HÌNH HỌC VỚI KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ở TIỂU HỌC Chuyên ngành : Giáo dục học (Giáo dục Tiểu học) Mã số : 60 14 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGÔ THỊ PHƯƠNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, được xuất phát từ yêu cầu trong công việc để hình thành hướng nghiên cứu. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng, được thu thập trong quá trình nghiên cứu và không trùng lặp với các đề tài khác. Người viết Trần Thị Mai Hoa LỜI CẢM ƠN Để có thể thực hiện luận văn này, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến Trường Tiểu học Phan Chu Trinh, Phòng Giáo dục và Đào tạo quận Tân Phú đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em được tham gia khóa học nhằm nâng cao nhận thức, bổ sung tri thức cho nghề nghiệp. Em cũng xin cảm ơn các Thầy Cô, Cán bộ thuộc phòng Sau Đại học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Em xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, Ban Giám hiệu các trường tiểu học đã hỗ trợ cho quá trình khảo sát, thử nghiệm của đề tài được thuận lợi, thành công. Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn TS. Dương Minh Thành và các Thầy Cô giảng dạy đã cho em nền tảng kiến thức cùng nhiều ý kiến đóng góp quý báu để luận văn được hoàn chỉnh. Và em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô trong Hội đồng phản biện, những nhận xét của Thầy/ Cô sẽ giúp em có định hướng để đào sâu hơn kiến thức, bổ sung ý tưởng cho luận văn được hoàn thiện hơn. Luận văn được thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Ngô Thị Phương, Giảng viên Khoa Giáo dục Tiểu học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. Em xin kính gửi đến Cô lòng biết ơn sâu sắc vì sự động viên, những hướng dẫn và nhận xét quý báu của Cô trong suốt quá trình em làm luận văn. Cuối cùng, con xin cảm ơn Ba Mẹ luôn yêu thương, giúp đỡ con; cảm ơn Anh và Con đã cùng em nỗ lực hơn 2 năm qua để em được thực hiện niềm say mê của mình. MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các bảng Danh mục các hình PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................1 Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP HÌNH HỌC VÀ KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ở TIỂU HỌC .................................................9 1.1. Tích hợp, dạy học tích hợp...................................................................................9 1.1.1. Khái niệm "tích hợp" .....................................................................................9 1.1.2. Khái niệm "dạy học tích hợp" .....................................................................10 1.1.3. Các mức độ trong dạy học tích hợp.............................................................12 1.2. Dạy học tích hợp Hình học và Khoa học tự nhiên ở tiểu học ............................18 1.2.1. Cơ sở khoa học ............................................................................................18 1.2.2. Cơ sở tâm lí học giáo dục ............................................................................20 1.2.3. Cơ sở giáo dục học ......................................................................................22 1.3. Một số phương thức dạy học tích hợp Toán học và Khoa học ..........................28 1.3.1. Một số cách tiếp cận dạy học tích hợp Toán học và Khoa học ...................28 1.3.2. Một số mô hình dạy học tích hợp Toán và Khoa học .................................32 1.3.3. Một số phương thức tích hợp Toán học và Khoa học .................................37 1.3.4. Một số phương pháp dạy học tích hợp Toán học và Khoa học ...................39 Chương 2. CƠ SỞ THỰC TIỄN DẠY HỌC TÍCH HỢP HÌNH HỌC VÀ KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ở TIỂU HỌC ...............................................46 2.1. Chương trình dạy học Hình học, Khoa học tự nhiên ở trường tiểu học ............46 2.1.1. Sơ lược về chương trình dạy học Hình học trong chương trình tiểu học hiện hành .............................................................................................46 2.1.2. Sơ lược về chương trình dạy học Khoa học tự nhiên trong chương trình tiểu học hiện hành .............................................................................67 2.2. Khảo sát thực tế dạy học tích hợp Hình học và Khoa học tự nhiên ở tiểu học .............................................................................................................74 2.2.1. Cơ sở xây dựng phiếu khảo sát....................................................................74 2.2.2. Cách chọn mẫu và tiến hành khảo sát .........................................................74 2.2.3. Kết quả khảo sát ..........................................................................................75 Tiểu kết chương 2 ........................................................................................................82 Chương 3. THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM BÀI DẠY TÍCH HỢP HÌNH HỌC VÀ KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ở TIỂU HỌC ................83 3.1. Cơ sở xây dựng thiết kế .....................................................................................83 3.1.1. Cơ sở lí thuyết .............................................................................................83 3.1.2. Cơ sở thực tiễn.............................................................................................89 3.2. Thiết kế bài dạy tích hợp hình học và khoa học tự nhiên ..................................91 3.2.1. Lựa chọn chủ đề: .........................................................................................91 3.2.2. Xác định các vấn đề (câu hỏi) cần giải quyết trong chủ đề .........................92 3.2.3. Xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết vấn đề ................................92 3.2.4. Xác định mục tiêu dạy học của chủ đề: .......................................................92 3.2.5. Xây dựng nội dung hoạt động dạy học của chủ đề .....................................92 3.3. Thực nghiệm bài dạy tích hợp Hình học và Khoa học tự nhiên ........................94 3.3.1. Chọn mẫu thực nghiệm ...............................................................................94 3.3.2. Tổ chức thực nghiệm ...................................................................................94 3.3.3. Kết quả thực nghiệm ...................................................................................95 Tiểu kết chương 3 ......................................................................................................104 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .......................................................................................105 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................107 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Mô hình tổ chức một bài học STEM .........................................................36 Bảng 2.1. Mục tiêu dạy Hình học ở tiểu học của Việt Nam và Anh quốc .................46 Bảng 2.2. So sánh mục tiêu dạy Hình học ở tiểu học của Việt Nam và Anh quốc ....................................................................................................47 Bảng 2.3. Chương trình dạy Hình học lớp đầu cấp, cuối cấp tiểu học của Việt Nam và Anh quốc ......................................................................................49 Bảng 2.4. So sánh sách giáo khoa Toán tiểu học của Việt Nam và Singapore ..........54 Bảng 2.5. So sánh sách giáo viên Toán tiểu học của Việt Nam và Pháp ...................58 Bảng 2.6. So sánh chương trình Khoa học ở tiểu học của Việt Nam và Anh quốc ....................................................................................................69 Bảng 2.7. Hiểu biết của giáo viên về dạy học tích hợp ..............................................75 Bảng 2.8. Nhận định về mức độ cần thiết của dạy học tích hợp ................................76 Bảng 2.9. Tự đánh giá về hiệu quả dạy học tích hợp .................................................77 Bảng 2.10. Nhận định về hứng thú của học sinh khi học Hình học, Khoa học ...........78 Bảng 2.11. Nguyên nhân gây khó khăn cho học sinh khi học Hình học .....................79 Bảng 2.12. Nguyên nhân gây khó khăn cho giáo viên khi dạy Khoa học tự nhiên .....79 Bảng 2.13. Đánh giá khả năng thực hiện dạy học tích hợp Hình học và Khoa học tự nhiên ......................................................................................................80 Bảng 2.14. Điều kiện để thực hiện tích hợp Hình học và Khoa học tự nhiên..............81 Bảng 3.1. Nội dung Hình học và Khoa học có thể tích hợp trong giảng dạy ............89 Bảng 3.2. Thống kê số học sinh mắc lỗi sai theo câu ở nội dung Hình học ..............95 Bảng 3.3. Thống kê lỗi sai trong nhiệm vụ hệ thống các hình đã học .......................96 Bảng 3.4. Thống kê lỗi sai trong nhiệm vụ liên hệ các hình đã học từ đặc điểm cho trước ....................................................................................................97 Bảng 3.5. Thống kê lỗi sai trong nhiệm vụ nhận diện hình đã học từ hình ảnh thực tế.........................................................................................................97 Bảng 3.6. Thống kê kết quả thực hiện nhiệm vụ vẽ hình tam giác ............................98 Bảng 3.7. Thống kê kĩ năng thực hiện nhiệm vụ vẽ hình tam giác ............................98 Bảng 3.8. Thống kê lỗi sai trong nhiệm vụ vận dụng đặc điểm hình chữ nhật giải quyết vấn đề ........................................................................................99 Bảng 3.9. Thống kê số học sinh mắc lỗi sai theo câu ở nội dung Khoa học..............99 Bảng 3.10. Thống kê số học sinh mắc lỗi sai ở nội dung phân loại con vật theo đặc điểm/ chức năng ................................................................................100 Bảng 3.11. Thống kê kĩ năng lập luận khi trả lời câu hỏi phân loại ..........................100 Bảng 3.12. Thống kê số học sinh mắc lỗi sai ở kĩ năng trả lời câu hỏi mang yếu tố tổng hợp ...............................................................................................101 Bảng 3.13. Thống kê các yếu tố học sinh yêu thích ở bài học thử nghiệm................102 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ các mức độ tích hợp ............................................................................13 Hình 1.2. Sơ đồ tích hợp đa môn ...................................................................................14 Hình 1.3. Sơ đồ tích hợp liên môn.................................................................................15 Hình 1.4. Sơ đồ tích hợp xuyên môn .............................................................................15 Hình 1.5. Sơ đồ xương cá ..............................................................................................16 Hình 1.6. Sơ đồ mạng nhện ...........................................................................................17 Hình 2.1. Các hình thức thể hiện vấn đề Hình học........................................................55 Hình 2.2. Ứng dụng của vấn đề Hình học trong đời sống .............................................56 Hình 2.3. Nội dung Hình học gắn với vấn đề Khoa học ...............................................56 Hình 2.4. Vật liệu cơ bản ...............................................................................................62 Hình 2.5. Geoboard .......................................................................................................63 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài "Dạy học tích hợp là một trong những quan điểm giáo dục tích cực đã trở thành xu thế trong việc xác định nội dung dạy học ở nhà trường và trong việc xây dựng chương trình trong nhiều năm nay" (Vũ Thị Ân, 2012). Đặc biệt, trong giai đoạn Việt Nam đang thực hiện cải cách căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nhiều nhà giáo dục đã quan tâm nhìn nhận, đánh giá và đề xuất những ý tưởng cho vấn đề dạy học tích hợp trong trường phổ thông qua các hội thảo như: "Dạy học tích hợp ở tiểu học: hiện tại và tương lai" (Khoa Giáo dục Tiểu học, Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, 2012); "Dạy học tích hợp và Dạy học phân hóa ở trường trung học đáp ứng yêu cầu đổi mới chương trình và sách giáo khoa sau năm 2015" (Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, 2016); "Tích hợp trong việc biên soạn sách giáo khoa theo định hướng phát triển năng lực người học” (Sở Giáo dục và Đào tạo Thành phố Hồ Chí Minh, 2016). Có vai trò là bậc học nền tảng của giáo dục phổ thông, cấp tiểu học được đánh giá là bậc học "đã vận dụng tư tưởng tích hợp để xây dựng chương trình sau năm 2000, mặc dù còn có hạn chế do nhiều lí do khác nhau” (Hoàng Thị Tuyết, 2012). Nghiên cứu sách giáo khoa chương trình tiểu học hiện hành, có thể thấy, các nhà biên soạn sách đã thể hiện định hướng tích hợp ở hai mức độ. Mức độ thứ nhất là hình thành môn học mới từ tích hợp hai hay nhiều môn học khác như: môn Nghệ thuật (đối với lớp 1, 2, 3) trên cơ sở môn Mĩ thuật, Kĩ thuật; môn Tự nhiên và Xã hội (lớp 1, 2, 3) và Khoa học lớp 5 từ môn Sức khỏe, Tự nhiên và Xã hội và Khoa học. Ở trong nội bộ môn học, chương trình hiện hành đã tích hợp các yếu tố Toán học thành một mạch kiến thức như: yếu tố Đại số vào mạch Số học; trong môn Tiếng Việt thì tích hợp 4 kĩ năng nghe, nói, đọc, viết và kiến thức văn hoá, xã hội, tự nhiên, tích hợp giữa phát triển năng lực sử dụng ngôn ngữ với phát triển nhân cách... [37]. Hướng tới mục đích hình thành và phát triển năng lực cho người học, tích hợp ở bậc tiểu học tiếp tục là phương thức lựa chọn tối ưu trong chương trình tiểu học sau năm 2015 (Đinh Quang Báo, 2015). 2 Là một trong hai môn học chiếm thời lượng nhiều nhất của cấp tiểu học, môn Toán ở tiểu học theo chương trình hiện hành tập trung vào mục tiêu "giúp học sinh có những kiến thức Toán học cơ bản về số học, các đại lượng thông dụng, một số yếu tố hình học và thống kê đơn giản, hình thành các kĩ năng thực hành, đo lường, giải bài Toán có nhiều ứng dụng trong thực tế đời sống, góp phần phát triển năng lực tư duy, khả năng suy luận hợp lí và diễn đạt chúng" (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2006). Kết cấu chương trình Toán tiểu học hiện hành gồm 5 mạch kiến thức: Số học, Đại lượng và đo Đại lượng, Hình học, giải Toán có lời văn, yếu tố Thống kê. Trong đó, mạch kiến thức Hình học được dạy xuyên suốt 5 khối lớp, tuy nhiên chưa thực sự gây hứng thú cho cả giáo viên và học sinh. Ngoài ra, trong những năm qua, đổi mới phương pháp dạy và học Toán ở tiểu học đã được triển khai và vận dụng rộng khắp nhưng vẫn chưa có những cải tiến đáng kể trong giảng dạy Hình học. Theo Trần Ngọc Giao (2016), để hình thành và phát triển năng lực cho học sinh thông qua dạy học Toán cần "lấy thế giới thực làm trung tâm". Việc dạy học Toán nói chung, dạy Hình học nói riêng lấy thế giới thực làm trung tâm là tạo ra một môi trường học tập thực tế, gần gũi, sinh động, giúp học sinh "tiếp cận, tri giác và nhận thức được các đối tượng hình học và quan hệ giữa chúng". Nghiên cứu của Trương Thị Thúy Ngân (2015) với đề tài "Dạy học chủ đề hình học ở bậc tiểu học theo hướng tiếp cận hình ảnh thực tế" đã kết luận rằng việc dạy hình học với những hình ảnh có thực trong cuộc sống đã giúp học sinh lĩnh hội kiến thức và có kĩ năng "nổi trội hơn ở phương diện nhận diện hình và ứng dụng tính toán chu vi vào bài toán thực tế", góp phần tăng hứng thú học tập cho học sinh. Đồng thời, tác giả cũng đưa ra khuyến nghị "cần nghiên cứu tăng cường hơn nữa tính tích hợp, xuyên môn trong chương trình giáo dục, lấy hoạt động của người học làm chủ đạo" [29]. Trong chương trình tiểu học hiện nay, Toán và Khoa học là hai môn học độc lập với nhau. Nếu xét riêng nội dung Hình học với nội dung Khoa học tự nhiên ở tiểu học hiện nay cũng không có sự liên quan về mặt chương trình giữa hai nội dung này. Nội dung dạy Hình học ở bậc tiểu học giới thiệu một số hình phẳng đơn giản như điểm, đoạn thẳng, hình tam giác, hình chữ nhật, hình vuông, hình tròn, …, hình không gian như hình hộp chữ nhật, hình lập phương, …; cách tính chu vi diện tích một số hình 3 phẳng, diện tích xung quanh, diện tích toàn phần một số hình không gian; cách vẽ đoạn thẳng, góc, các hình đơn giản. Còn nội dung dạy Khoa học tự nhiên ở tiểu học gồm có đặc điểm cấu tạo và mội trường sống của một số cây, con vật phổ biến; một số hiện tượng tự nhiên như thời tiết, ngày đêm, các mùa, sơ lược về Mặt Trời, Mặt Trăng, sao và Trái Đất; tính chất và ứng dụng của một số vật chất và năng lượng… Một vài nội dung được phân bố trong hai chương trình chưa tương đồng về thời gian, gây lúng túng cho người dạy và người học, ví dụ, nội dung hình cầu được giới thiệu trong chương trình Hình học lớp 5 nhưng lại xuất hiện trong chương trình Khoa học tự nhiên giai đoạn cuối lớp 3. Một số ứng dụng về đo đạc, tính toán hình học chưa sử dụng trong giảng dạy khoa học tự nhiên, ví dụ đo chiều dài thân cây đậu để có cơ sở kết luận về sự khác nhau trong quá trình phát triển của cây đậu trong bóng tối, ngoài ánh sáng; tính toán diện tích bề mặt để so sánh thời gian bay hơi của nước…Vì vậy, có thể nói, trong biên soạn chương trình tiểu học hiện hành, chưa thể hiện định hướng tích hợp giữa nội dung dạy Hình học và Khoa học tự nhiên. Nhưng, dạy học Toán ở tiểu học nói chung, dạy học Hình học nói riêng có những nguyên tắc, phương pháp giống với dạy các nội dung Khoa học tự nhiên. Đó là quan sát, phân tích, tổng hợp, khái quát các hiện tượng cụ thể thành tri thức khoa học. Mặt khác, ở giai đoạn tiểu học, tư duy học sinh còn mang tính trực quan, các em dễ tri giác, phân tích các đối tượng cụ thể, gần gũi. Chính vì vậy, yếu tố Hình học được dạy ở tiểu học là hình học trực quan, có thể dễ dàng nhận ra trong nhiều tình huống, sự vật trong cuộc sống. Bên cạnh đó, các nội dung về Khoa học tự nhiên được dạy ở tiểu học qua môn Tự nhiên và Xã hội (lớp 1, 2, 3) và Khoa học, Địa lí (lớp 4, 5) có mục tiêu cung cấp cho học sinh những kiến thức sơ giản về những sự vật, hiện tượng, các loại vật chất, năng lượng trong tự nhiên, hình thành kĩ năng quan sát, phân tích, so sánh, rút ra dấu hiệu chung và riêng của các sự vật, hiện tượng. Trong thực tế, học sinh có thể tìm thấy một số hình hình học khi học một số nội dung về khoa học tự nhiên. Ví dụ: quan sát lá cây, mặt trời … có thể giúp các em có được biểu tượng các hình tam giác, hình thoi, hình tròn; quan sát bầu trời, tìm hiểu mô hình sơ đồ chuyển động của trái đất quanh mặt trời, học sinh phân biệt được hình tròn, hình cầu...; hay khi thực hành các thí nghiệm, trẻ có thể làm quen, sử dụng các dụng cụ chai lọ mang hình dáng của các 4 hình học như hình trụ, hình chóp. Việc sử dụng các dữ liệu thu được từ quá trình đo đạc, tính toán hình học cũng có thể làm cơ sở để khẳng định cho những kết luận rút ra từ các thí nghiệm khoa học như đã phân tích ở trên... Từ đó, có thể thấy, việc dạy Hình học và dạy Khoa học tự nhiên ở tiểu học có những cơ sở ban đầu, phương pháp và cách thức tiếp cận để tích hợp với nhau. Chính vì những lí do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài "Dạy học tích hợp Hình học và Khoa học tự nhiên ở tiểu học" để nghiên cứu. 2. Lịch sử nghiên cứu vấn đề Từ những năm 70 của thế kỉ XX, nhiều nhà nghiên cứu đã viết về những thay đổi trong Toán học và các xu hướng dạy học Toán tương lai. Điển hình trong số đó là tài liệu "New trends in Mathematics teaching", Vol IV do UNESCO ấn hành năm 1979 sau 3 tập đầu tiên. Trên thế giới, ngay từ năm 1979, UNESCO đã xuất bản tài liệu "New trends integrated in Science teaching" gợi mở những định hướng giảng dạy tích hợp môn Khoa học. Vào những năm 90 của thế kỉ XX, nhiều nhà nghiên cứu đã viết về dạy học tích hợp Toán và Khoa học, có thể kể đến các tác giả David M. Davison, Kenneth W. Miller, Dixie L. Metheny, năm 1995, với bài viết "What does integration of Science and Mathematics really mean?". Bài viết nêu lên những lí do vì sao nên thực hiện tích hợp Toán học và Khoa học, những nguyên tắc, cách thức, tiến trình và những nội dung có thể thực hiện tích hợp hai môn học này. Trong tài liệu đào tạo giáo viên tiểu học "Education for teaching Science and Mathematics in the Primary School", xuất bản năm 1993, Wynne Harlen đã giải thích những phương diện mà Khoa học và Toán học đáp ứng và hòa nhập, những nhu cầu học tập của trẻ em trong môn Khoa học và Toán học, những điều giáo viên tiểu học nên biết khi dạy Toán học và Khoa học. Cho đến những năm gần đây, vẫn có nhiều tác giả tiếp tục nghiên cứu về vấn đề này. Tại Việt Nam, vấn đề dạy học tích hợp đã được đề cập trong nhiều bài báo từ những năm 2000. Với vai trò chủ biên bộ sách giáo khoa Toán tiểu học, năm 2002, Đỗ Đình Hoan đã tổng hợp “Một số vấn đề cơ bản của chương trình tiểu học mới”, có lưu ý về định hướng tích hợp trong sách giáo khoa chương trình sau năm 2000. Tương tự, tác giả Hoàng Thị Tuyết năm 2006 đã chủ nhiệm đề tài nghiên cứu khoa học “Sự thể 5 hiện quan điểm tích hợp trong thực tế dạy học tiếng Việt lớp 2 và 3”. Trong tài liệu bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên tiểu học xuất bản năm 2012, tác giả Nguyễn Thị Hiền Lương đã cung cấp một số lí luận về dạy học tích hợp, định hướng dạy học tích hợp được thể hiện trong chương trình, sách giáo khoa tiểu học, những kĩ năng lập kế hoạch bài dạy, lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp với yêu cầu tích hợp một cách hiệu quả. Năm 2015, từ định hướng lí luận đến những minh họa việc vận dụng dạy học tích hợp vào thực tế giảng dạy được Đỗ Hương Trà và các đồng tác giả thể hiện tường minh qua tài liệu tham khảo "Dạy học tích hợp phát triển năng lực học sinh", quyển 1 "Khoa học tự nhiên" trong chương trình cấp trung học. Các hội thảo về giáo dục tích hợp tại Việt Nam được tổ chức từ năm 2012, 2015, 2016 đều mới chỉ tập trung chủ yếu vào việc cung cấp những lí luận. Tuy nhiên, chưa thấy nhóm tác giả nào ở Việt Nam đặt vấn đề tích hợp riêng chủ đề Hình học với mảng Khoa học tự nhiên. Nếu xem xét vấn đề tích hợp giữa Toán học và Khoa học tự nhiên thì nội dung quá rộng, còn nếu lấy mỗi môn học một chủ đề để tích hợp với nhau thì khó chọn được nội dung phù hợp để tích hợp. Do đó, trong phạm vi luận văn, chúng tôi xem xét tích hợp nội dung Hình học trong Toán học với Khoa học tự nhiên. 3. Mục đích nghiên cứu Việc nghiên cứu đề tài này nhằm tìm kiếm và phân tích một số lí luận làm cơ sở cho dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên ở tiểu học. Đồng thời đề ra một số gợi ý về hình thức tổ chức, nội dung dạy tích hợp Hình học và Khoa học tự nhiên ở tiểu học, giúp học sinh học tập hiệu quả, góp phần phát triển năng lực người học. 4. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm: - Thu thập và tổng hợp tài liệu, phân tích những cơ sở lí luận cho dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên ở tiểu học. - Phân tích mục tiêu, chương trình, sách giáo khoa hiện hành, thực trạng dạy học để đánh giá mức độ dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên. - Đề xuất một số hình thức tổ chức, nội dung dạy tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên giúp học sinh học tập hiệu quả. 6 - Chọn ra và thực nghiệm một số bài dạy tích hợp Hình học và Khoa học tự nhiên, đánh giá hiệu quả học tập các nội dung được tích hợp. - Trên cơ sở phân tích số liệu thu thập được, đánh giá hiệu quả thực nghiệm, đưa ra một số kết luận và đề xuất về dạy học tích hợp Hình học và Khoa học tự nhiên ở tiểu học. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu đã đề ra, chúng tôi tiến hành các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể sau: Nghiên cứu lí luận - Thảo luận về những điều kiện thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài, cách thức tiến hành, những kết quả dự kiến để xem xét tính khả thi của đề tài. - Sưu tầm các tài liệu phục vụ cho công việc nghiên cứu: tài liệu về dạy học tích hợp Toán và Khoa học tự nhiên ở tiểu học, các tài liệu về phương pháp dạy học các nội dung Hình học, nội dung Khoa học tự nhiên, tài liệu về đánh giá năng lực học sinh trong dạy học Hình học và Khoa học tự nhiên. - Rà soát nội dung chương trình hiện hành, sách giáo khoa Toán, Tự nhiên và Xã hội, Khoa học, Địa lí ở tiểu học để chọn lọc các yếu tố Hình học có thể dạy tích hợp với nội dung Khoa học tự nhiên. Nghiên cứu thực tiễn - Xây dựng bộ công cụ khảo sát sau thực nghiệm để đánh giá năng lực học Hình học và Khoa học tự nhiên của học sinh tiểu học. - Xây dựng hệ thống các hình thức tổ chức, nội dung dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên. - Thử nghiệm một số hình thức tổ chức, nội dung dạy học, từ đó hoàn chỉnh hệ thống các hình thức tổ chức, nội dung dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên ở tiểu học. - Thực nghiệm một số bài dạy tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên, lưu trữ hình ảnh và các kết quả thực nghiệm làm minh chứng cho đề tài. - Khảo sát sau thực nghiệm, phân tích số liệu thu thập được. - Đưa ra những kết luận và đề xuất. 7 6. Đối tượng và khách thể nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống các hình thức tổ chức, nội dung dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên ở tiểu học. Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học Hình học và dạy học các nội dung Khoa học tự nhiên trong chương trình Tự nhiên và Xã hội ở lớp 1, 2, 3 và Khoa học, Địa lí ở lớp 4, 5. 7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu Giới hạn nghiên cứu: Yếu tố Hình học là một trong năm mảng kiến thức Toán học được dạy xuyên suốt 5 lớp ở tiểu học. Cùng với các kiến thức sơ giản về những vấn đề xã hội, những nội dung về khoa học tự nhiên được giảng dạy trong môn Tự nhiên và Xã hội ở lớp 1, 2, 3 và Khoa học, Địa lí lớp 4, 5. Trong đề tài này, chúng tôi tập trung xem xét những khía cạnh và nội dung có thể tích hợp khi dạy Hình học với các kiến thức Khoa học tự nhiên ở tiểu học. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là những lí luận làm cơ sở cho việc dạy tích hợp và hệ thống các hình thức tổ chức, nội dung dạy tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên ở tiểu học. 8. Giả thuyết nghiên cứu Khi tiến hành nghiên cứu này, chúng tôi đặt ra hai giả thuyết: thứ nhất, dạy học Hình học và dạy học Khoa học tự nhiên ở tiểu học có những cơ sở về tâm lí học, về mục tiêu, phương thức, phương tiện và phương pháp tổ chức để có thể tích hợp cùng nhau; thứ hai, việc xây dựng hệ thống các hình thức, nội dung và tiến hành dạy tích hợp yếu tố Hình học với Khoa học tự nhiên ở bậc tiểu học sẽ góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy, nâng cao năng lực người học. 9. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa tài liệu nhằm tìm hiểu tâm sinh lí lứa tuổi học sinh tiểu học, cơ sở lí thuyết về dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên ở tiểu học. Phương pháp điều tra bằng phiếu câu hỏi nhằm thu thập thông tin về thực trạng dạy học Hình học và Khoa học tự nhiên ở tiểu học. Thông tin thu thập từ các giáo viên 8 thực nghiệm và bài khảo sát của học sinh. Phương pháp này còn được sử dụng để thu thập số liệu của nhóm thực nghiệm sau khi tiến hành các bài tập thực nghiệm. Phương pháp quan sát dùng để ghi nhận, thu thập những thông tin về mặt biểu hiện thái độ, tình cảm, cảm xúc của học sinh trong quá trình khảo sát và thực nghiệm. Chúng tôi sẽ ghi hình lại nhằm cung cấp những minh chứng xác thực cho những đánh giá sẽ đưa ra. Các phương pháp Toán học dùng để xử lí các số liệu thu được trong các khảo sát, từ đó làm căn cứ cho các kết luận. 10. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận về dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên ở tiểu học Chương 2: Cơ sở thực tiễn dạy học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên ở tiểu học Chương 3: Thiết kế và thử nghiệm bài học tích hợp Hình học với Khoa học tự nhiên ở tiểu học 9 Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP HÌNH HỌC VÀ KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ở TIỂU HỌC 1.1. Tích hợp, dạy học tích hợp 1.1.1. Khái niệm "tích hợp" Từ "tích hợp" xuất hiện trong từ điển của nhiều nước trên thế giới. Trong tiếng Anh, “tích hợp” (integrate) là kết hợp những phần, những bộ phận với nhau trong một tổng thể [62]. Từ "integrate" được dùng trong nhiều chuyên ngành khác nhau: trong xây dựng, "integrate" được xem là hợp nhất lại, nhất thể hóa, hội nhập vào; trong Toán học, Vật lí, Kĩ thuật có thể là hợp nhất lại, làm tròn, lấy tích phân; trong xã hội, có thể hiểu "integrate" là hội nhập, hòa nhập [74]. Theo từ điển Tiếng Việt, “tích hợp” có nghĩa là lắp ráp, nối kết các thành phần của một hệ thống theo quan điểm tạo nên một hệ thống toàn bộ [30]. Trong lĩnh vực giáo dục, “tích hợp” dùng để chỉ một quan niệm giáo dục toàn diện, chống lại hiện tượng làm cho con người phát triển thiếu hài hòa, cân đối. Trong dạy học các bộ môn, “tích hợp” được hiểu là sự kết hợp, tổ hợp các nội dung từ các môn học, lĩnh vực học tập khác nhau thành một “môn học” mới [10]. Đó là sự hợp nhất hay nhất thể hóa các bộ phận có thể khác nhau nhưng thích hợp với nhau, nhằm tạo thành một thể thống nhất gồm những đối tượng có mối quan hệ gắn bó chặt chẽ với nhau, dựa trên những nét bản chất của các thành phần chứ không phải là phép cộng giản đơn những thuộc tính của các thành phần ấy [34]. Vì thế, "tích hợp" có hai tính chất cơ bản, liên hệ mật thiết, qui định lẫn nhau: [3] - Tính liên kết: có thể tạo nên một thực thể toàn vẹn, trong đó không cần phân chia giữa các thành phần kết hợp. - Tính toàn vẹn dựa trên sự thống nhất nội tại các thành phần liên kết, chứ không phải sự sắp đặt các thành phần bên cạnh nhau. Không thể gọi là tích hợp nếu các tri thức, kĩ năng không có sự liên kết, phối hợp với nhau trong lĩnh hội nội dung hoặc giải quyết một vấn đề. 10 1.1.2. Khái niệm "dạy học tích hợp" Năm 1968, tại "Hội nghị tích hợp việc dạy học các môn khoa học", UNESCO định nghĩa dạy học tích hợp các khoa học là "một cách trình bày các khái niệm và nguyên lí khoa học cho phép diễn đạt sự thống nhất cơ bản của tư tưởng khoa học, tránh nhấn quá mạnh sự sai khác giữa các lĩnh vực khoa học khác nhau" [69]. Dạy học tích hợp là một quá trình bao gồm những hoạt động tích hợp giúp học sinh biết cách phối hợp các kiến thức, kĩ năng và thao tác một cách có hệ thống để giải quyết và ứng dụng trong những tình huống cụ thể, với mục đích phát triển năng lực người học. Tại Hội nghị Maryland, tháng 4/1973, khái niệm dạy học tích hợp các khoa học còn bao gồm cả việc dạy học tích hợp các khoa học với công nghệ [70]. Khoa học và công nghệ là 2 lĩnh vực hoạt động của loài người có đặc trưng khác nhau và liên quan với nhau. Hoạt động khoa học (a) đáp ứng nhu cầu muốn được hiểu biết về các sự vật, hiện tượng trong thế giới khách quan hướng vào sự giải thích, dự đoán, tìm ra các mối liên hệ nhân - quả. Hoạt động công nghệ (b) hướng vào việc không ngừng tìm kiếm những phương pháp mới, hoàn hảo hơn để thoả mãn nhu cầu đạt những mục tiêu mong muốn. Nếu (a) đặc trưng bởi quá trình tìm tòi, phát hiện tri thức mới, đi từ đơn nhất đến cái chung thì (b) đặc trưng bởi quá trình nhận định, lựa chọn giải pháp, đi từ nguyên tắc chung để giải quyết vấn đề cụ thể [81]. Việc chỉ ra sự phụ thuộc lẫn nhau giữa hiểu biết và hành động là một trong những nhiệm vụ cơ bản của giảng dạy Khoa học. Tổ chức dạy học tích hợp các khoa học với công nghệ, nghĩa là giáo viên đã chỉ ra cách thức chuyển từ nghiên cứu khoa học sang triển khai ứng dụng, làm cho học sinh thấy ứng dụng của các tri thức kĩ thuật - công nghệ trong đời sống xã hội hiện đại. Rất tiếc là hiện nay trong giáo dục phổ thông người ta thường tách (a) và (b), coi trọng (a), xem nhẹ (b) [81]. Cũng theo hướng dạy học tích hợp các khoa học với công nghệ, gắn học và hành, giáo dục nhà trường phải chuyển từ đơn thuần dạy kiến thức sang phát triển ở học sinh các năng lực hành động, có dự tính trước những điều kiện cần thiết cho học sinh đáp ứng được quá trình học tập tiếp theo hoặc nhằm giúp học sinh có thể hoà nhập vào cuộc sống lao động sau này [81]. 11 Ở Việt Nam, quan điểm về dạy học tích hợp đã có sự thay đổi theo thời gian. Dạy học tích hợp các khoa học là "một cách trình bày các khái niệm và nguyên lí khoa học cho phép diễn đạt sự thống nhất cơ bản của tư tưởng khoa học, tránh nhấn quá mạnh hoặc quá sớm sự sai khác giữa các lĩnh vực khoa học khác nhau" (Trần Bá Hoành, 2002). Định nghĩa này nhấn mạnh cách tiếp cận các khái niệm và nguyên lí khoa học chứ không phải là hợp nhất nội dung. Việc giảng dạy Khoa học ở cấp tiểu học và cấp trung học cơ sở và việc đào tạo giáo viên cho 2 cấp học này cần được chú trọng vì ở các nước đang phát triển, đa số trẻ em chỉ có điều kiện học hết 2 cấp học này. Trong bối cảnh như vậy, việc giảng dạy Khoa học không thể chỉ xem là việc trang bị các kiến thức mở đầu, chuẩn bị cho các cấp học trên mà còn là kết thúc, chuẩn bị cho đời sống trưởng thành của học sinh [81]. Năm 2011, trong tài liệu tập huấn dạy học tích hợp các nội dung sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, giáo dục môi trường vào nội dung các môn học trong chương trình các cấp, Bộ Giáo dục và Đào tạo cho rằng "tích hợp là lồng ghép các kiến thức vào trong bài học có sẵn..." [3]. Cách hiểu này chưa thực sự thấu đáo, theo đó, dạy học tích hợp chỉ là sự sắp đặt các kiến thức liền kề nhau một cách rời rạc mà chưa cho thấy được sự hòa nhập thành một thể thống nhất giữa các thành phần. Năm 2015, Bộ Giáo dục và Đào tạo định nghĩa "Dạy học tích hợp là một quan điểm lí luận dạy học, hành động liên kết các đối tượng nghiên cứu, giảng dạy, học tập của cùng một lĩnh vực hoặc vài lĩnh vực khác nhau trong cùng một kế hoạch dạy học" [6]. Khái niệm đã được phát triển so với trước đó, nhưng trong định nghĩa của Bộ Giáo dục và Đào tạo vẫn xem "dạy học tích hợp" là "hành động liên kết" và chỉ giới hạn trong phạm vi "một kế hoạch bài học". Điều này có thể làm cho người đọc hiểu rằng "dạy học tích hợp" chỉ mang tính riêng lẻ, thiếu hệ thống, không liên tục. Xem xét định nghĩa của một số tác giả khác, chúng tôi nhận thấy sự tương đồng của các tác giả là xem dạy học tích hợp là một quan điểm/ quan niệm dạy học chứ không đơn thuần là một hoạt động dạy học. Chẳng hạn, "dạy học tích hợp là một quan điểm sư phạm, ở đó người học cần huy động mọi nguồn lực để giải quyết một tình huống phức hợp, có vấn đề nhằm phát triển các năng lực và phẩm chất cá nhân" [34] hay "dạy học tích hợp là một quan niệm dạy học nhằm hình thành ở học sinh những